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出版者:中央广播电视大学

作者:教育部考试中心组

出品人:

页数:255

译者:

出版时间:2007-3

价格:23.00元

装帧:

isbn号码:9787304037567

丛书系列:

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• 高等数学
• 数学
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• 微积分
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• 积分
• 数学分析

浩瀚宇宙的探索之书：解析《天体物理学导论》 图书名称： 天体物理学导论 作者： 著名天体物理学家 艾伦·R·斯通 教授 出版社： 环球科学出版社 页码： 856 页 开本： 16 开 装帧： 精装 --- 前言：叩问星辰的奥秘 自古以来，人类从未停止对头顶那片无垠夜空的敬畏与好奇。从最初的仰望和神话构建，到如今利用尖端技术洞察宇宙的深层结构，天体物理学正是承载着这份求知欲的学科。本书《天体物理学导论》并非仅仅是一本知识的堆砌，它是一份邀请函，邀请所有对宇宙充满热忱的读者，一同踏上这场横跨时间与尺度的史诗般旅程。我们不局限于对已知现象的简单描述，更致力于解析驱动宇宙运行的根本物理定律，以及这些定律在极端环境下的奇特表现。本书的结构设计旨在构建一个坚实的理论基础，并逐步引导读者深入到当代天体物理学的前沿课题之中。 第一部分：宇宙的基石——物理学基础的重建（第1章至第3章） 在真正进入天体物理学的宏大叙事之前，我们必须确保对支撑整个学科的物理学支柱有清晰的理解。天体物理学本质上是利用地球上的物理学原理来解释遥远天体现象的学科。 第1章：电磁辐射与信息传递 宇宙中的绝大部分信息是通过电磁波传递给我们的。本章详尽阐述了麦克斯韦方程组在真空和介质中的应用，重点探讨了黑体辐射定律（普朗克定律、维恩位移定律、斯特藩-玻尔兹曼定律）如何成为我们测量恒星表面温度的“量尺”。我们详细分析了谱线形成、线变频移（多普勒效应）在测定星体运动速度中的决定性作用，并引入了射电、红外、可见光、紫外、X射线和伽马射线等不同波段的观测技术及其各自揭示的物理信息。 第2章：量子力学在恒星物质中的体现 恒星内部的极端高能和高密度环境，使得量子力学效应占据主导地位。本章深入探讨了原子和分子光谱的产生机制，特别是精细结构、塞曼效应和斯塔克效应如何帮助我们辨别恒星大气层的组成和磁场强度。此外，对电子简并压的理解，这是白矮星存续的基石，也必须建立在对泡利不相容原理和费米-狄拉克统计的深刻认识之上。 第3章：相对论基础与引力场 牛顿力学在描述快速运动或强引力场的天体时已显不足。本章首先简要回顾了狭义相对论的两个基本假设及其带来的时空观念的颠覆。随后，重点转向爱因斯坦的广义相对论，解释了等效原理，并阐述了黎曼几何在描述弯曲时空中的核心作用。我们将这些理论应用于理解引力红移、引力透镜效应的几何学本质，为后续章节中对黑洞和中子星的讨论奠定不可或缺的理论框架。 第二部分：恒星的生与死——恒星演化全景图（第4章至第7章） 恒星是宇宙中主要的能量工厂和元素合成的熔炉。本部分将按照时间顺序，解析一颗恒星从诞生到最终归宿的完整生命周期。 第4章：星际介质与恒星的诞生 恒星诞生于寒冷、稀疏的分子云。本章细致分析了星际尘埃和气体的主要成分、吸收与消光效应。重点讨论了引力塌缩的启动机制，包括湍流、磁场和冲击波的共同作用。通过对玻姆-翁奇不稳定性、林-曹不稳定性等经典模型的研究，我们描绘了原恒星吸积盘的形成过程，以及T Tauri星阶段的物理特征。 第5章：主序星的长期驻留 恒星生命中最漫长的阶段——主序阶段，其核心在于氢核聚变。本章详细剖析了质子-质子链反应（pp-chain）和碳氮氧循环（CNO cycle）的反应速率和能流输出。通过对恒星结构方程（流体静力平衡、能量传输方程）的求解，我们导出了著名的赫罗图（H-R图），并解释了质量如何决定恒星的有效寿命、光度和有效温度。 第6章：恒星的衰老与巨星阶段 当核心的氢燃料耗尽，恒星将离开主序线。本章探讨了氦闪现象在低质量恒星中的爆发性特征，以及红巨星大气层的膨胀与物质抛射过程。对于大质量恒星，我们将深入研究碳燃烧和后续的重元素（如硅、硫）的核合成过程，直至形成铁核——核聚变终点的到来。 第7章：恒星的终极归宿——致密天体 本章聚焦于恒星演化的剧烈终点。对于低质量恒星，我们将分析电子简并压力如何支撑起白矮星，并探讨钱德拉塞卡极限的物理意义。对于大质量恒星，我们将解析超新星爆发（II型和Ia型）的物理驱动机制，以及由此产生的两种极端天体：中子星（脉冲星现象的深入分析）和黑洞（事件视界、史瓦西半径和奇点的概念）。 第三部分：宏伟的尺度——星系与宇宙学（第8章至第10章） 脱离单个天体的束缚，本部分将视角拉伸至星系群乃至整个可观测宇宙的尺度，探究其结构、动力学和演化历史。 第8章：星系的结构与动力学 星系并非孤立的系统，而是复杂且相互作用的实体。本章分类讨论了螺旋星系、椭圆星系和不规则星系的形态学特征。通过对星系旋转曲线的观测分析，我们首次引出了“暗物质”的必要性，并探讨了旋转曲线的引力质量模型。同时，也阐述了星系团的维里里定理在估算星系团总质量中的应用。 第9章：活动星系核与高能过程 并非所有星系的核心都处于平静状态。本章深入研究了活动星系核（AGN），包括类星体、射电星系和致密星系。我们阐述了由超大质量黑洞（SMBH）驱动的吸积盘模型，及其辐射出巨大能量的机制。本章还涉及了相对论性喷流的形成、准恒星体（Quasars）的能量输出与红移关系，揭示了早期宇宙的活跃图景。 第10章：现代宇宙学：大爆炸的余晖 本书的收官部分将主题提升至宇宙学范畴。我们将从哈勃定律出发，确立宇宙膨胀的基本事实。随后，详尽介绍大爆炸模型的关键证据：宇宙微波背景辐射（CMB）的发现、轻元素丰度的预测。本章最后探讨了宇宙的命运，特别是暗能量在驱动宇宙加速膨胀中的作用，以及对宇宙空间曲率的测量与当前“ΛCDM”模型的构建。 结语：展望未来 《天体物理学导论》力求为读者提供一个全面、深入且与时俱进的知识体系。天体物理学是一门不断自我革新的学科，每一次观测的突破都可能带来理论的飞跃。本书所涵盖的知识体系，从基础的辐射传输到前沿的暗能量模型，旨在培养读者批判性思维，使其能够理解并迎接未来十年，如詹姆斯·韦伯太空望远镜和下一代引力波探测器所将揭示的全新宇宙图景。

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这本《高等数学1》真是让人爱不释手，书中的例题设计得极其巧妙，简直是教科书级别的典范。特别是涉及到微积分基础概念的引入部分，作者没有急于抛出复杂的公式，而是通过一系列贴近生活又富有启发性的几何直观图景，将极限的思想层层剥开，让初学者也能感受到那种“逼近”的美感与逻辑的严密性。我记得有一次为了理解洛必达法则的应用场景，我翻遍了手头的参考资料，都觉得晦涩难懂，但这本书里，作者用了一个关于溶液浓度变化的动态过程来阐释，瞬间茅塞顿开。讲解的深度把握得非常好，既没有停留在表面公式的堆砌，也没有过度陷入过于抽象的集合论基础，而是精准地找到了那个最佳的平衡点——既保证了数学的严谨性，又顾及了理工科学生对实际应用的需求。读完有关导数的章节，我感觉自己对变化率的理解上升到了一个新的层次，不再是死记硬背的$frac{dy}{dx}$，而是一种对事物瞬时状态的深刻洞察。那些课后习题的难度设置也很有层次感，从基础的巩固练习到需要综合运用多个知识点的综合题，循序渐进，让人在解题的过程中不断挑战自我，收获满满的成就感。

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坦率地说，我最初面对“高等数学”这个课程名时是充满恐惧的，总觉得那是一座难以逾越的逻辑高墙，但《高等数学1》用它独特的教学哲学，彻底瓦解了我的这种偏见。这本书的核心魅力在于它的“人性化”表达方式。作者似乎深知初学者在面对无穷大、无穷小这些概念时的困惑，所以在解释“无限逼近”这个核心概念时，他没有直接用$varepsilon-delta$语言“吓唬”读者，而是大量采用了一种非常口语化、但逻辑上又无懈可击的类比和譬喻。比如，在讲解柯西收敛准则时，作者将数列想象成一群正在向某个目标点移动的旅行者，收敛的意义就是这群人最终会靠得足够近，彼此之间不会再出现大的“跳跃”。这种接地气的叙事，将原本冰冷的数学定义赋予了生动的画面感。此外，书中对证明过程的讲解，很少出现“显然地”、“易知”这种敷衍的词语，而是将每一步的逻辑推导都写得清清楚楚，即便是复杂的魏尔斯特拉斯关于连续函数存在性的证明，也被拆解成了数个可理解的小模块，让读者可以“带着清单”去攻克难关，极大地增强了学习的主动性和自信心。

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这本书的排版和装帧简直是一场视觉享受，完全不像很多枯燥的理工科教材那样，只有黑白两色的文字和密密麻麻的符号。《高等数学1》在色彩运用上非常克制而有效，关键的定理和公式都会用醒目的颜色框起来，使得复习时一目了然，大大节省了翻找重点的时间。更值得称赞的是它对数学史料的穿插运用。在介绍拉格朗日中值定理的时候，书页的侧边会有一段小小的“数学漫步”，简述了当年数学家们是如何一步步推导出这个结论的，这种叙事性的补充材料极大地丰富了教材的内涵，让学习过程不再是孤立地解决数学问题，而是仿佛参与了一场历史性的思维探索。我个人特别喜欢它在讨论积分学基本定理时，所配的那几张关于牛顿和莱布尼茨手稿的仿制图，那种历史的厚重感立刻就出来了。而且，书中的图示质量非常高，无论是函数图像的绘制，还是立体几何部分的投影图，线条都极其清晰、精确，避免了因为看图不明而导致的理解偏差。拿在手上翻阅，油墨的质感和纸张的韧性都表明了出版社在制作上的用心良苦，这绝对是一本值得收藏和反复研读的经典教材。

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这本书在理论深度与实践应用之间的衔接处理上，简直做到了教科书级别的艺术。很多高等数学教材在理论推导上很强，但一旦应用起来就显得捉襟见肘，或者反过来，光有应用案例却缺乏坚实的理论支撑。《高等数学1》非常巧妙地避免了这种“跛脚”现象。比如，在讲解偏导数和梯度时，它没有停留在多变量函数求导的机械计算上，而是立刻引入了物理学中电势场和力场的概念，清晰地展示了梯度向量如何指示函数值增加最快的方向。这种即时的应用反馈，极大地提升了学习的内在动力——你知道你学的东西是用来干什么的，而不是为了考试而学。更让我印象深刻的是，书中特地辟出了一章关于“数学建模入门”的小节，虽然篇幅不长，但它展示了如何用定积分来计算复杂不规则图形的面积和体积，并将这个方法应用到了某工程项目中的材料估算问题上。这种“理论→模型→求解→实际意义”的闭环教学设计，让知识的迁移能力得到了很好的训练，让我觉得手中捧着的不仅仅是一本数学书，更是一本解决复杂工程问题的工具手册。

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我必须承认，我过去对高等数学的印象是“枯燥”和“难懂”，但《高等数学1》彻底改变了我的看法。这本书的“自洽性”和“完整性”是它最大的优点。它不像某些教材那样，在涉及变量代换或者积分的某些技巧性处理时，仅仅抛出一个“请读者自行验证”的结论，而是对那些看似随意的技巧背后所蕴含的数学原理进行了深入的挖掘和阐释。例如，在讲解定积分的牛顿-莱布尼茨公式时，作者花费了大量篇幅去论证为什么“原函数”的存在性对于这个公式成立是至关重要的，而不是直接将其作为公理来使用。这种对底层逻辑的深挖，培养了我一种批判性地看待数学结论的习惯，而不是盲目接受。此外，书后附带的“常见错误分析”部分，简直是为我量身定做的“避坑指南”。它没有仅仅罗列错误，而是分析了产生这些错误背后的思维定势和知识盲区，比如混淆“极限”与“值域”的概念，或者在特定区间上使用中值定理的条件限制等。这种细致入微的指导，使得复习效率倍增，每次翻到那里，都能感觉自己被一位经验丰富的导师在身边耐心指点，这种学习的体验是无可替代的。

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